Om 4, 000 norska gårdar och plantskolor producerade biokol och blandade det med jorden, vi skulle kunna halvera CO2-utsläppen från jordbrukssektorn. Detta helt naturliga tillvägagångssätt ger också mer robusta och friska växter.

Det finns ett nytt tillskott bland växthusen på Skjærgaarden plantskola – Norges första biokolanläggning. Biokol är identisk med träkol (eller grillkol), men kan tillverkas inte bara av trä, men också från andra sorters organiskt material. Plantskolan är värd för den första biokoldemoanläggningen i Norge, som har installerats i samarbete med det tvärvetenskapliga forskningsprojektet CAPTURE+.

"Vår motivation för att starta biokolproduktion är att förbättra jorden, säger Kristin Stenersen, som driver plantskolan Skjærgaarden tillsammans med sin man Bjørge Madsen. "Vi vill ha mer robusta och hälsosammare växter, och att minska vår användning av syntetiska bekämpningsmedel och konstgödsel. Självklart, det faktum att biokol också binder CO2 är en extra fördel, " hon säger.

"Folk är välkomna att komma och se själva hur det fungerar i praktiken, säger Maria Kollberg Thomassen, som är seniorforskare på SINTEF och projektledare för CAPTURE+.

I mitten av juni, plantskolan välkomnade mer än 70 representanter från både privata och offentliga organisationer, forskare, och representanter från jordbrukssektorn i samband med öppnandet av den nya biokolproduktionsanläggningen.

Biokolteknik, som inte är allmänt känt i Norge, gör det möjligt att fånga upp CO2 från atmosfären och lagra kol i marken. Det erbjuder också fördelar för jordbrukssektorn eftersom det gör marken mer näringsrik och motverkar effekterna av torka.

Kollberg Thomassen plockar upp en handfull biokol från anläggningen, som planeras att omvandla biomassa till biokol med en hastighet av cirka 300 kilo i timmen. Denna anläggning är designad för småskalig produktion och kan användas av vardagliga bönder.

"Projektet är banbrytande eftersom å ena sidan, vi undersöker hur biokolteknik kan förbättras genom att tillämpa bio- och nanoteknik, säger Kollberg Thomassen. Å andra sidan, vi studerar det ekonomiska, sociala och politiska aspekter kopplade till användningen av en ny teknik, " hon säger.

Sverige, Norges grannland, använder biokol i mycket större utsträckning. Kollberg Thomassen har nyligen kommit tillbaka från ett besök hos det svenska vatten- och avfallsbolaget Stockholm Vatten. Man använder trädgårdsavfall för att producera biokol som används för att odla träd och andra växter i Stockholm. Processen är lönsam eftersom växterna kräver mindre skötsel. Det har också fördelen att hantera överskottsvatten efter kraftigt regn.

"Om 4, 000 norska gårdar och plantskolor producerade biokol och blandade det med jorden, vi skulle kunna halvera våra utsläpp från jordbrukssektorn, säger Erik Joner på NIBIO. NIBIO är en av partnerna i CAPTURE+-projektet, och är den organisation som har längst meritlista inom biokolforskning i Norge.

År 2010, en forskningsartikel publicerades i Natur uppskattar att 12 procent av antropogena CO2-utsläpp kan fångas upp i biokol varje år utan att strida mot andra mål för biomassautnyttjande.

Joner säger att biokol innehåller stabilt kol som är bundet i marken och inte återgår till atmosfären. Koalifiering förändrar materialets molekylära struktur så att bakterier och svampar inte kan bryta ner det. Blandat med jord utgör det ungefär hälften av en procent av jordinnehållet.

I Amazonasregionen, NIBIO har hittat träkol (biokol) bildat av resterande växtmaterial i jorden som är mellan 1, 000 och 1, 500 år gammal. Jorden här är än idag bördigare än jordar som inte har försetts med sådana tillsatser av kol.

Joner jämför biokol med humus, som han kallar det "svarta guldet i jorden". Det är humus som gör jorden livsviktig och näringsrik. Utan det, träd och andra växter skulle inte kunna växa. Men humus kan inte tillverkas och, precis som humus, biokol har egenskapen att både kunna behålla och sedan släppa ut näring till växterna. Den är mörk i färgen, vilket betyder att när våren kommer, solljuset värmer snabbt upp jorden. Den är både porös och utmärkt på att hålla kvar vatten, vilket gör det möjligt att motverka torka.

NIBIO har uppskattat att de första två miljoner ton CO2 som kan bindas varje år i biokol i Norge kan hämtas från lättillgängligt skogs- och jordbruksavfall.

"Norges naturliga växtlighet håller på att vilda om, och det är mycket skogsavfall som bara ligger och ruttnar, ", säger Joner. "Timmersvolymerna i norska skogar har ökat med 25 miljoner kubikmeter, men endast 12 miljoner av dessa skördas. Skogarna kommer att gynnas av gallring i syfte att främja tillväxt och friska skogar, " han säger.

En fördel med biokolproduktion är att alla typer av organiskt material, från halm till hästgödsel, kan matas in i en omvandlingsanläggning. Detta innebär att biokol inte kommer att konkurrera med biomassa som används för andra ändamål såsom biobaserade flygbränslen, som kräver högre kvalitet på råvaror.

Biokol framställs genom att biomassan värms upp till temperaturer mellan 500 och 700 grader samtidigt som den tillförs begränsade volymer syre (se faktarutan).

Professor Stephen Joseph från University of New South Wales har forskat på biokol i många år, och har besökt Skjærgaarden för att demonstrera hur anläggningen fungerar. Han har observerat hur biokol används för allt från att ta bort tungmetaller från jord, till positiva resultat från tester utförda i Australien där boskapsgödsel har tillsatts, och hur kineserna nu har börjat investera i biokol, som de blandar med konstgödsel.

På Skjærgaarden plantskola, den ursprungliga planen är att blanda biokolet med kompost som ett sätt att ge näringsämnen till växter och grödor. Stenersen menar att biokol är ett utmärkt medel för att återföra näringsämnen till jorden, och att det är ett mer naturligt och känsligt förhållningssätt, liknande de metoder som användes innan konstgödsel blev normen.

"Vi är bara i startgroparna och det kommer att ta tid för oss att hitta fötterna. Men möjligheterna är enorma, " säger hon. "Stephen Joseph har inspirerat oss att genomföra ett experiment som går ut på att blanda biokol med kiselrikt avfall från larvikitbrott. Detta kan användas förutom, eller som ersättning för, konstgödsel, säger Stenersen.

En annan fördel med att lägga till biokol är att det höjer jordens pH. För närvarande, Norska bönder använder kalk för att höja pH-värdena.

Markus Steen är forskare vid SINTEF och undersöker vilka typer av politiska åtgärder som krävs om biokol ska bli ett sätt att mildra klimatförändringarna. Han har också studerat de barriärer som vanligtvis uppstår när en ny teknik introduceras.

Om biokol ska bli en faktor i Norges klimatförändringsbokföring, ett certifieringssystem måste upprättas för att säkerställa att kolet finns kvar i jorden. Detta är viktigt om ett koldioxidkompensationssystem, betala bönder för att plöja ner biokol i jorden, införs.

Dock, när det gäller åtgärder, biokolteknik är mer än bara en annan teknik för avskiljning och lagring av kol. Steen tror att tekniken inte kommer att få ett genombrott om den bara marknadsförs som ett verktyg för att minska klimatförändringarna.

På SINTEF, vi kallar biokol ett "barnägg" – utifrån alla möjligheter det erbjuder. Den har potential att möta många utmaningar, bland annat minska behovet av gödningsmedel och kanske också öka skördarna. Det är förmodligen dessa positiva aspekter, snarare än dess effekt på klimatförändringarna, som kommer att stimulera intresset bland bönderna.

Steen menar att under uppstartsfasen, det är viktigt att ge incitament för att etablera testanläggningar i olika skalor, och i olika delar av Norge. Användare bör vara nära involverade eftersom detta främjar interaktion och förtroende för produkten. För närvarande, vår kompetensnivå inom biokolområdet är begränsad, och det finns ett stort behov av information.

"Den offentliga sektorn har en viktig roll att spela, och kan ta ledningen för att skapa en nischmarknad, ", säger Steen. "Ett bra exempel på detta är det interkommunala avfallsbolaget IVAR, baserad i Stavanger och Sandnes i västra Norge. IVAR planerar att investera i en biokolanläggning, varifrån överskottsvärmen kommer att användas för att värma offentliga byggnader, säger Steen.

Jon Randby arbetar inom jordbruksdivisionen på landshövdingens kontor i Vestfold, och har följt utvecklingen vid demonstrationsanläggningen på Skjærgaarden. Han håller med Steen om att incitament för att börja testa måste implementeras nu.

"Biochar erbjuder stora möjligheter för bönder, och det finns nu en större vilja i bondesamhället att testa nya initiativ än för tio år sedan, " säger han. "Av denna anledning, Det krävs intensiv forskning för att visa att det fungerar. Vi ser att marken blir alltmer näringsfattig, så vi måste agera nu. Inte minst, vi behöver åtgärder för att minska klimatförändringarna, " han säger.

Kemijätten Elkem är en av världens största producenter av kisel och ferrokisel och planerar att använda mer biokol i sina produktionsprocesser här i Norge. Man avser att uppnå detta genom att öka andelen biokol i sina reduktionsmedelsblandningar som används vid tillverkning av kisel och ferrokisel till 20 procent till 2021 och 40 procent till 2030. Det motsvarar utsläppsminskningar i Norge med 450, 000 ton CO2. Utsläppsminskningar kommer att uppnås genom att ersätta fossilt kol.

"Vi har precis startat ett fyraårigt forskningsprojekt som heter PyrOpt, finansierat av Norges forskningsråd, där vårt mål är att optimera pyrolysprocessen som används för att tillverka biokol så att den uppfyller Elkems krav, säger Geir Johan Andersen, som är projektledare för PyrOpt-projektet på Elkem.

Företaget siktar också på att utnyttja alla pyrolysbiprodukter som bioolja, och överskottsenergi i form av ånga. Det kan också finnas vissa fraktioner av biokol som är mer lämpade för andra ändamål än som reduktionsmedel.

"Vi undersöker möjligheter att samarbeta i byggandet av en biokolanläggning av denna typ, och det är därför det är användbart att träffa andra och delta i demonstrationsprojekt som det på Skjærgaarden, säger Andersen.